CN104744620A - 一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种建筑罩光漆用乳液，特别是一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其步骤包括：(1)将苯乙烯、丙烯酸酯、含乙烯基的硅烷偶联剂和乳化剂加入去离子水中，搅拌预乳化；(2)往步骤(1)得到的预乳化体系中滴加引发剂，恒温反应；(3)将苯乙烯，丙烯酸酯，乳化剂，氟代烯烃，含乙烯基的硅烷偶联剂，加到步骤(2)中的乳化体系中，搅拌预乳化；(4)往步骤(3)得到的预乳化体系中滴加引发剂，恒温反应，得到自清洁抗菌罩光漆用乳液。本发明制备工艺简单，乳液聚合物性能稳定、功能性强，可控性好。使用该乳液制备的罩光漆具有自清洁、耐水、耐油污、抑菌以及较强的附着性和耐候性等功能。

Description

一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑罩光漆用乳液，特别是一种含氟和硅元素具有有机/无机杂化交联结构的复合乳液的制备方法，具有自清洁、抗菌、耐候和优良的附着性和长期使用性能等优点。
背景技术
随着科技发展，技术进步，人们对建筑以及装修等提出了更高的要求。而罩光漆能赋予建筑、桥梁、道路等赏心悦目的外观，集保护、美观等功能于一身。目前罩光漆是由苯丙乳液调配以功能性填料、增稠剂、色浆等而成。当前国内涂料市场大部分的产品只限于具备保护、装饰功能，其外建筑物外墙功能也仅限于疏水产品，而疏水产品亲油疏水，有静电，透气性不好，防霉防藻效果不好，而其外墙自洁保色功能则略显薄弱。
中国专利CN 103468081提供了一种建筑物外墙真石漆、岩片漆等涂料表面罩面涂料，该涂料具有无毒环保、无公害，涂膜光泽高，透明度高，硬度高，自洁耐沾污性极好。其技术主要采用在乳液中添加纳米二氧化钛来实现。但二氧化钛在紫外线作用下除了具有催化活性、杀菌等功能性外，还可使聚合物发生化学断键，使得长期使用性能不能保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑罩光面漆用乳液，克服纯苯丙乳液易染菌、耐水性差等缺点。采用核壳乳液聚合中引入可聚合硅烷偶联剂制备一种含硅和氟元素的乳液，具有有机/无机杂化交联结构、抑菌、自清洁、疏水性强以及良好的附着性和耐候性等特点。
本发明通过如下技术方案实现：
一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在温度为75-85℃下，将0.5-2份的苯乙烯、0.5-1份的丙烯酸酯、0.2-0.5份的含乙烯基的硅烷偶联剂和0.2-0.8份的乳化剂加入40-68份的去离子水中，搅拌预乳化，并调节pH值为8.5-9.5；
(2)往步骤(1)得到的预乳化体系中在1-3小时内滴加总量为0.015-0.035份的引发剂，恒温反应30-50分钟；
(3)将4-6份的苯乙烯，10-15份丙烯酸酯，1.5-2份的乳化剂，1-9份的氟代烯烃，1-7份的含乙烯基的硅烷偶联剂，加到步骤(2)中的乳化体系中，搅拌预乳化，并调节pH值为8.5-9.5；
(4)往步骤(3)得到的预乳化体系中在1-3小时内滴加总量为0.1-0.15份的引发剂，恒温反应4-5h，得到自清洁抗菌罩光漆用乳液。
进一步地，本发明中的丙烯酸酯优选为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种。
进一步地，本发明中的含乙烯基的硅烷偶联剂优选为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷组中的一种或几种。
进一步地，本发明中的乳化剂优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
进一步地，本发明步骤(1)中搅拌预乳化时间优选为30min。
进一步地，本发明所述步骤(1)中优选采用碳酸钠调节pH值。
进一步地，本发明中的引发剂优选为过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步地，本发明中的氟代烯烃优选为全氟苯乙烯、四氟苯乙烯、含氟甲基丙烯酸酯、氟化乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和三氟氯乙烯中的一种或几种。其中含氟甲基丙烯酸酯可以为甲基丙烯酸六氟丁酯。
一种罩光漆，包含上述的自清洁抗菌罩光漆用乳液。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法与现有的技术相比，具有如下优点：
(1)采用半连续种子乳液聚合的方法，在第一步种子聚合时，引入了含乙烯基的硅烷偶联剂，可以边聚合边水解形成具有有机/无机杂化交联结构的、组织结构致密的核部分；
第二步种子聚合是在第一步种子聚合得到的致密的和部分外形成壳部分，壳部分进一步引入含氟单体和含乙烯基的硅烷偶联剂，在第一步核部分的基础上形成的氟、硅壳层，由于核部分结构致密，可以有效抑制壳部分的氟和硅由于自身表面张力小而向核内部收缩，使得在聚合过程中氟和硅元素富集在乳胶粒子表面，因此聚合物乳胶粒子具有表面张力自动收缩，屏蔽外界水及油等分子的入侵，从而赋予罩光漆具有耐油性、耐候性、耐水性以及自清洁等特点，可使被涂物表面颜色虽经历日晒、雨淋而保持色彩；
(2)本发明制备的乳液聚合物不使用二氧化钛以及抑菌剂等添加剂即可达到良好的抑菌性，并且可以避免现有的二氧化钛以及抑菌剂等容易促使聚合物发生化学断键，使得长期使用性能不能保证的问题出现；
(3)具有有机/无机杂化的交联结构，且使用的原料含有硅烷偶联剂其为材料表面处理剂，能与建筑墙体无机表面以及木材、钢材等表面形成化学作用从而赋予乳液聚合物较强的附着性；
(4)该技术简单易于工业化、成本低，适用领域涉及建筑、桥梁、道路以及装修等所使用的罩光漆；
(5)采用本发明的制备方法获得的乳液聚合物抑菌率高。
附图说明
图1是本发明的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液中乳胶的红外谱图；
图2是包含实施例1制备的乳液的罩光漆膜的接触角图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.5-2份的苯乙烯、0.5-1份的丙烯酸酯、0.2-0.5份的含乙烯基的硅烷偶联剂、0.2-0.8份的乳化剂和40-68份的去离子水加入到四口烧瓶中，在75-85℃的条件下，磁力搅拌进行预乳化30分钟，用20％碳酸钠溶液调节体系pH值在8.5-9.5；
(2)往步骤(1)得到的预乳化体系中在1-3小时内滴加总量为0.015-0.035份的引发剂，恒温反应30-50分钟；
(3)将4-6份的苯乙烯，10-15份丙烯酸酯，1.5-2份的乳化剂，1-9份的氟代烯烃，1-7份的含乙烯基的硅烷偶联剂，加到步骤(2)中的乳化体系中，磁力搅拌进行预乳化30分钟，用20％碳酸钠溶液调节体系pH值在8.5-9.5；
(4)往步骤(3)得到的预乳化体系中在1-3小时内滴加总量为0.1-0.15份的引发剂，恒温反应4-5h，得到自清洁抗菌罩光漆用乳液。
具体实施例1-8、对比例1-3见表1-1。
表1-1
图1为本发明具体实施例1的自清洁抗菌罩光漆用乳液中乳胶的红外谱图，其中图1中对于甲基丙烯酸酯类单体，1728cm-1处是O-C＝O的伸缩振动引起的红外特征吸收峰，1180cm-1处是甲基丙烯酸酯中的C-O引起的红外特征吸收峰；对于PS，3080cm-1、3060cm-1、3022cm-1处归属为苯环C-H的伸缩振动，1600cm-1处吸收峰是苯环骨架振动引起的，755cm-1、670cm-1处归属为苯环的面外弯曲振动；3430cm-1左右为Si-OH引起的红外特征吸收峰，说明硅烷偶联剂发生了水解反应，生成了硅羟基，1075cm-1和1028cm-1处为-Si-O-Si-键的红外特征吸收峰，说明硅烷偶联剂发生了水解、自缩聚反应，产生了交联作用。在1200cm-1-1100cm-1范围内可以观察到C-F的特征吸收峰明显变宽变强，1240cm-1为-CF2的伸缩振动峰。990cm-1处无-C＝CH2引起的红外特征吸收峰，说明双键打开发生了聚合反应，由此表明甲基丙烯酸酯、苯乙烯和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷均参与了共聚合反应。
一种罩光漆，包含上述的实施例1-8、对比例1-3自清洁抗菌罩光漆用乳液。具体组成为：水：35-55％，分散剂0.1-0.3％，消泡剂0.1-0.5％，乳液25-55％，成膜助剂2-6％，增稠剂0.1-1.5％，触变剂3-5％。
具体选择为，水：40％，聚丙烯酸铵盐分散剂TRM2400：0.2％，消泡剂NXZ：0.1％，乳液：53％，乙二醇单丁醚：2％，羟乙基纤维素：0.7％，BYK 420：4％。
将上述实施例1-8、对比例1-3对应的罩光漆采用涂布器涂布在玻璃表面涂膜，膜厚200μm。
测试结果见表1-2。
表1-2
图2是包含实施例1制备的乳液的罩光漆膜的接触角图，从图中可以看出所制备的乳液聚合物疏水性强，水接触角大于85度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在温度为75-85℃下，将0.5-2份的苯乙烯、0.5-1份的丙烯酸酯、0.2-0.5份的含乙烯基的硅烷偶联剂和0.2-0.8份的乳化剂加入40-68份的去离子水中，搅拌预乳化，并调节pH值为8.5-9.5；
(2)往步骤(1)得到的预乳化体系中在1-3小时内滴加总量为0.015-0.035份的引发剂，恒温反应30-50分钟；
(3)将4-6份的苯乙烯，10-15份丙烯酸酯，1.5-2份的乳化剂，1-9份的氟代烯烃，1-7份的含乙烯基的硅烷偶联剂，加到步骤(2)中的乳化体系中，搅拌预乳化，并调节pH值为8.5-9.5；
(4)往步骤(3)得到的预乳化体系中在1-3小时内滴加总量为0.1-0.15份的引发剂，恒温反应4-5h，得到自清洁抗菌罩光漆用乳液。
2.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述含乙烯基的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷组中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中搅拌预乳化时间为30min。
6.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用碳酸钠调节pH值。
7.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
8.如权利要求1所述的一种自清洁抗菌罩光漆用乳液的制备方法，其特征在于：所述氟代烯烃为全氟苯乙烯、四氟苯乙烯、含氟甲基丙烯酸酯、氟化乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯和三氟氯乙烯中的一种或几种。
9.一种罩光漆，其特征在于：包含如权利要求1-8任一项所述的自清洁抗菌罩光漆用乳液。
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